(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の像面から射出された光を第２の像面に結像させる等倍のリレー光学系と、前記第２の像面に結像された像を第３の像面に拡大投写させる拡大光学系と、を有し、
前記リレー光学系は、前記第１の像面から射出された光が入射する、正の屈折力を有する第１のレンズ要素と、
前記第１のレンズ要素を透過した光を反射する、正の屈折力を有する反射部材と、
前記反射部材で反射した光が入射し第２の像面に結像させる、正の屈折力を有する第２のレンズ要素と、を備え、
前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素とが、正の屈折力を有する一体のレンズ部材として構成されることを特徴とする投写光学系。
【請求項２】
前記第１のレンズ要素に入射する光の主光線と、前記第２のレンズ要素から射出される光の主光線と、が平行であることを特徴とする請求項１に記載の投写光学系。
【請求項３】
前記第１のレンズ要素を透過した光を反射して前記反射部材に導くとともに、前記反射部材で反射した光をさらに反射して前記第２のレンズ要素に導く第１反射ミラーを有することを特徴とする請求項１または２に記載の投写光学系。
【請求項４】
前記第２のレンズ要素を透過した光を反射する第２反射ミラーを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項５】
前記第１のレンズ要素および前記第２のレンズ要素は、互いに同じ形状と同じ屈折率とを有するレンズであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項６】
前記反射部材は、自身の光軸を含む対称面に対して面対称な形状を有し、
前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素とが、前記対称面を挟んで対称に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の投写光学系。
【請求項７】
前記レンズ部材は、自身の光軸周りにおいて回転対称な形状を有し、
前記反射部材は、前記レンズ部材の光軸周りにおいて回転対称な形状を有することを特徴とする請求項６に記載の投写光学系。
【請求項８】
前記第１のレンズ要素に入射する光がテレセントリック性を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項９】
前記第２のレンズ要素から射出される光がテレセントリック性を有し、
前記第２の像面は、前記第１の像面と斜めに交差するように形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項１０】
前記第１のレンズ要素と前記反射部材の間の光路上に配置され、前記反射部材に入射する光量を制限する調光部材が設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項１１】
前記第１の像面と前記第１のレンズ要素との間に、前記第１の像面から射出された光が透過する第１光学部材が設けられ、
前記第２のレンズ要素と前記第２の像面との間に、前記第２のレンズ要素の光射出面と前記第２の像面との間の光学的距離を、前記第１の像面と前記第１のレンズ要素との間の光学的距離と等しくする第２光学部材が設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の投写光学系。
【請求項１２】
前記第１光学部材の屈折率は、前記第２光学部材の屈折率と同じであることを特徴とする請求項１１に記載の投写光学系。
【請求項１３】
前記第２光学部材は、前記第２のレンズ要素を透過した光を反射する反射膜を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の投写光学系。
【請求項１４】
光源と、前記第１の像面に設けられ前記光源から射出された光が入射する光変調素子と、請求項１から１３のいずれか１項に記載の投写光学系と、を有することを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写光学系およびプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大画面映像を表示可能な装置の一つとして、映像情報に応じて光学像を形成する小型の光変調素子を光源装置からの光で照明し、その光学像を投写レンズによりスクリーン等へ拡大表示するプロジェクターが実用化されている。
【０００３】
近年、プロジェクターの高性能化が著しい。高性能化には、プロジェクターが備える光学系の寄与するところが大きい。例えば、超短焦点光学系や高倍率ズームが可能な光学系を備えることにより使用感を向上させたものや、レンズ収差を抑制した精緻な設計の光学系を備えることにより画像の高解像度化を実現させたものなどが挙げられる。
【０００４】
しかし、光学系の高機能化にともない、要求を満たす光学系の設計が困難となっている。また、性能品質を満たす光学系を設計しようとすると光学系が大型化しやすく、結果プロジェクター全体が大型化してしまい、プロジェクターの小型化が求められる市場要求にすることから顧客価値を低下させる要因ともなっている。
【０００５】
そのため、光学系を小型化する検討が数多くなされている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、映像表示素子（パネル）と投写レンズとの間に配置するリレー光学系を用い、投写レンズの物側（パネル側）でパネルよりも大きな倍率の中間像を作ることにより、Ｆ値（レンズの焦点距離と入射瞳の直径との比で表す明るさの目安）を大きくしている。その結果、バックフォーカスを短くすることができ、超広角の投写レンズを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５７１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、高精細な映像を表示可能なリレー光学系を要求される場合、特許文献１に示されているように多数のレンズを用いて光学系を設計することになり、結果、投写レンズを含む光学系全体が長尺なものとなりやすい。また、光学系の設計は、用いるレンズで発生する収差を考慮して行うが、光学系を構成するレンズが増えると設計が複雑化しやすい。リレー光学系がテレセントリック性を有する場合には、設計の複雑化がより顕著なものとなる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で高精細な映像を表示可能な投写光学系を提供することを目的とする。また、このような投写光学系を有するプロジェクターを提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の投写光学系は、第１の像面から射出された光を第２の像面に結像させる等倍のリレー光学系と、前記第２の像面に結像された像を第３の像面に拡大投写させる拡大光学系と、を有し、前記リレー光学系は、前記第１の像面から射出された光が入射する、正の屈折力を有する第１のレンズ要素と、前記第１のレンズ要素を透過した光を反射する、正の屈折力を有する反射部材と、前記反射部材で反射した光が入射し第２の像面に結像させる、正の屈折力を有する第２のレンズ要素と、を備え、前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素とが、正の屈折力を有する一体のレンズ部材として構成されることを特徴とする。
上記の課題を解決するため、本発明の投写光学系は、第１の像面から射出された光を第２の像面に結像させるリレー光学系と、前記第２の像面に結像された像を第３の像面に拡大投写させる拡大光学系と、を有し、前記リレー光学系は、前記第１の像面から射出された光が入射する、正の屈折力を有する第１のレンズ要素と、前記第１のレンズ要素を透過した光を反射する、正の屈折力を有する反射部材と、前記反射部材で反射した光が入射し第２の像面に結像させる、正の屈折力を有する第２のレンズ要素と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、反射部材を用いて光路を折りたたんでいるために、全体として長尺にならず、コンパクトな構成のリレー光学系とすることができる。その上、反射部材では色収差が発生しない。このようなリレー光学系を備えることにより、コンパクトで色収差の発生を抑制した投写光学系とすることができる。
【００１０】
本発明においては、前記第１のレンズ要素に入射する光の主光線と、前記第２のレンズ要素から射出される光の主光線と、が平行であることが望ましい。
この構成によれば、投写光学系前後に他の光学系を配置する場合、光の主光線方向が揃っているため組み合わせや調整が容易となる。
【００１１】
本発明においては、前記第１のレンズ要素を透過した光を反射して前記反射部材に導くとともに、前記反射部材で反射した光をさらに反射して前記第２のレンズ要素に導く第１反射ミラーを有することが望ましい。
この構成によれば、リレー光学系内でさらに光路を折りたたみ、全体としてコンパクトな構成の投写光学系とすることができる。
【００１２】
本発明においては、前記第２のレンズ要素を透過した光を反射する第２反射ミラーを有することが望ましい。
この構成によれば、第２の像面を結像する位置の自由度が高まるため、他の部材との干渉を避けつつ後段の光学系と接続させることが容易となるため、配置自由度が高い投写光学系とすることができる。
【００１３】
本発明においては、前記第１のレンズ要素および前記第２のレンズ要素は、互いに同じ形状と同じ屈折率とを有するレンズであることが望ましい。
この構成によれば、共通するレンズ要素を用いることができるため、準備する部材を少なくすることができる。
【００１４】
本発明においては、前記反射部材は、自身の光軸を含む対称面に対して面対称な形状を有し、前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素とが、前記対称面を挟んで対称に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、対称面を挟んで対称に各レンズ要素を配置するため、第１のレンズ要素から射出される光を、第１のレンズ要素の光射出位置と対応する第２のレンズ要素の位置に容易に入射させ、色収差を良好に相殺させることが可能となる。
【００１５】
本発明においては、前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素とが、正の屈折力を有する一体のレンズ部材として構成され、前記レンズ部材は、自身の光軸周りにおいて回転対称な形状を有し、前記反射部材は、前記レンズ部材の光軸周りにおいて回転対称な形状を有することが望ましい。
この構成によれば、一体のレンズ部材が第１のレンズ要素と第２のレンズ要素とを有するため、第１のレンズ要素の光射出位置と対応する第２のレンズ要素の位置に容易に入射させ、色収差を良好に相殺させることが容易となる。また、レンズ部材と反射部材との対称軸が一致しているため、部材同士の軸合わせが容易である。さらに、構成部材の数が減るため、構成が簡素化し組立および調整が容易な投写光学系とすることができる。
【００１６】
本発明においては、前記第１のレンズ要素に入射する光がテレセントリック性を有することが望ましい。
この構成によれば、第１の像面が第１のレンズ要素の光軸方向に対してわずかに傾斜したとしても、第２の像面における像の形状が変化せず、良好な投写光学系とすることができる。
【００１７】
本発明においては、前記第２のレンズ要素から射出される光がテレセントリック性を有し、前記第２の像面は、前記第１の像面と斜めに交差するように形成されることが望ましい。
本願の投写光学系が有するリレー光学系で、第２のレンズ要素から射出される光がテレセントリック性を有する構成としようとすると、レンズ要素が有する収差を考慮した上でレンズ要素の厳密な加工が必要となる。その上、第１の像面と第２の像面とが同じ面内に形成されるようにすると、さらに厳密なレンズ要素の加工が必要となり、簡単な構成による投写光学系の構築とはならないおそれが生じる。そのため、本発明の投写光学系では、第１の像面と第２の像面とを斜めに傾けて配置しており、このようにすることでレンズ要素に複雑な加工を施すこと無く、本発明の効果を実現できる。
【００１８】
本発明においては、前記第１のレンズ要素と前記反射部材の間の光路上に配置され、前記反射部材に入射する光量を制限する調光部材が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、第１の像面から射出された光を均等に制限することができる。
【００１９】
本発明においては、前記第１の像面と前記第１のレンズ要素との間に、前記第１の像面から射出された光が透過する第１光学部材が設けられ、前記第２のレンズ要素と前記第２の像面との間に、前記第２のレンズ要素の光射出面と前記第２の像面との間の光学的距離を、前記第１の像面と前記第１のレンズ要素との間の光学的距離と等しくする第２光学部材が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、例えば、第１光学部材としてダイクロイックプリズムのような光を透過させる部材を用いた場合であっても、第１の像面から第１のレンズ要素までの光学的距離と、第２のレンズ要素の光射出面から第２の像面までの光学的距離とが同一になり、光学部材で発生する収差を第２光学部材で相殺することとなる。そのため、歪曲収差や色収差の発生を抑制することができる。
【００２０】
本発明においては、前記第１光学部材の屈折率は、前記第２光学部材の屈折率と同じであることが望ましい。
この構成によれば、第１の像面から第１のレンズ要素までの光学的距離と、第２のレンズ要素の光射出面から第２の像面までの光学的距離と、をより正確に揃えることが容易となり、歪曲収差や色収差の発生を抑制することができる。
【００２１】
本発明においては、前記第２光学部材は、前記第２のレンズ要素を透過した光を反射する反射膜を有することが望ましい。
この構成によれば、構成部材の配置自由度が高いプロジェクターとすることができる。
【００２２】
また、本発明のプロジェクターは、光源と、前記第１の像面に設けられ前記光源から射出された光が入射する光変調素子と、上述の投写光学系と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、バックフォーカスを短くすることができ、高品質の画像表示が可能なプロジェクターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【図３】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【図４】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【図５】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【図６】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【図７】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【図８】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【図９】本発明の投写光学系の構成を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１〜図９を参照しながら、本発明の実施形態に係る投写光学系およびプロジェクターについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２５】
（プロジェクター）
図１は、本発明の投写光学系を有するプロジェクターＰＪの概略構成を示す模式図である。図に示すようにプロジェクターＰＪは、照明系（光源）１０、色分離光学系２０、液晶ライトバルブ（光変調素子）３０ａ〜３０ｃ、色合成素子４０、リレー光学系５０、拡大光学系６０を含んでいる。リレー光学系５０と拡大光学系６０とを併せて投写光学系７０とする。
【００２６】
プロジェクターＰＪは、概略すると以下のように動作する。照明系１０から射出された光Ｌは、色分離光学系２０に含まれるダイクロイックミラー２１，２２より赤色光Ｌａ，緑色光Ｌｂ，青色光Ｌｃに分離され、ミラー２３，２４，２５およびレンズ２６ａ〜２６ｃ，２７，２８を介してそれぞれ対応する液晶ライトバルブ３０ａ〜３０ｃに入射して変調される。
【００２７】
液晶ライトバルブ３０ａ〜３０ｃにより変調された複数の色光は、ダイクロイックプリズム４０に入射して合成される。ダイクロイックプリズム（第１光学部材）４０により合成された光は、投写光学系７０により壁やスクリーン等の被投写面（第３の像面）８０に拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。
【００２８】
（投写光学系）
本発明の投写光学系７０は、以下に述べるようにリレー光学系５０が反射部材を用いることにより小型化され、投写光学系７０全体として長尺なものとなることを抑制する構成となっている。以下、投写光学系７０が有するリレー光学系５０について、図２から図８を用いて順に説明し、該リレー光学系を有する本願の投写光学系７０について説明する。
【００２９】
図２は、本発明の投写光学系が有するリレー光学系５０についての基本構成を説明する説明図である。図に示すリレー光学系５０Ａは、レンズ部材５１と凹面鏡（反射部材）５２とを有している。レンズ部材５１と凹面鏡５２とは、いずれも回転軸５０Ｌ周りに軸対称な形状を有しており、両者の回転軸が一致する構成となっている。
【００３０】
レンズ部材５１は、凹面鏡５２に対向する面に曲面を有する片凸レンズである。レンズ部材５１は、保持具５９により適切な位置に固定されている。このレンズ部材５１は、回転軸５０Ｌを含む平面で分割した場合に、一方側に配置される部分を第１のレンズ要素５１ａ、他方側に配置される部分を第２のレンズ要素５１ｂとし、各レンズ要素において異なる方向に光を透過させている。すなわち、第１のレンズ要素５１ａと第２のレンズ要素５１ｂとは、回転軸５０Ｌを含む平面を挟んで対称に設けられていると言える。また、第１のレンズ要素５１ａに入射する光と第２のレンズ要素５１ｂから射出する光とは、互いに主光線が平行となっている。
【００３１】
ここで本発明において「主光線が平行」とは、レンズ部材５１が有する収差により若干平行となっていない状態も含む概念としている。
【００３２】
凹面鏡５２は、レンズ部材５１に対向する面に曲面を有しており、レンズ部材５１を透過した光をレンズ部材５１側に反射する構成となっている。詳しくは、第１のレンズ要素５１ａから射出された光を、第１のレンズ要素５１ａの光射出位置と対応する第２のレンズ要素５１ｂの位置に入射させるように光を反射する構成となっている。「第１のレンズ要素５１ａの光射出位置と対応する第２のレンズ要素５１ｂの位置」とは、第１のレンズ要素５１ａと第２のレンズ要素５１ｂとに分割する回転軸５０Ｌを含む平面に対して、第２のレンズ要素５１ｂにおける第１のレンズ要素５１ａと対称な位置のことである。
【００３３】
凹面鏡５２の光入射面の表面近傍には、光量を調節するための絞り（調光部材）５８を設けることとしても良い。絞り５８は、遮光板のような機械的に光量制御を行う絞りや、液晶装置のような電気的に光量制御を行う絞りを採用することができる。この位置に絞り５８を設けることで、第１の像面Ｓ１から射出された光を均等に制限することができる。本実施形態のリレー光学系５０Ａでは、機械的に遮光板を駆動させて開度調整を行う絞り５８を採用している。このような構成では、明るい画像を表示する場合には絞り５８を開いてより明るく、暗い画像を表示する場合には絞り５８を閉じてより暗くすることにより、階調に応じた光量で表示を行うことができ、ダイナミックレンジの広い画像表示を行うことができる。
【００３４】
このようなリレー光学系５０Ａでは、第１の像面Ｓ１から射出された光が、第１のレンズ要素５１ａを透過して凹面鏡５２に入射される。そして、凹面鏡５２で反射した光が、第２のレンズ要素５１ｂを透過して第２の像面Ｓ２に結像する。図１に示すようなプロジェクターＰＪ内では、第１の像面Ｓ１の位置に液晶ライトバルブを配置し、第１の像面Ｓ１と第１のレンズ要素５１ａとの間の第１のレンズ要素５１ａと対向する位置に、ダイクロイックプリズム４０を設ける構成となる。
【００３５】
リレー光学系５０Ａでは、第１のレンズ要素５１ａを光が透過する際、当該光には色収差が生じるが、第２のレンズ要素５１ｂを透過する際に、該色収差は相殺される。また、凹面鏡５２では色収差が発生しない。したがって、色収差の発生を抑制したリレー光学系とすることができる。
【００３６】
また、リレー光学系５０Ａでは、凹面鏡５２を用いて光路を折りたたんでいるために、全体として長尺にならず、コンパクトな構成となっている。さらに、通常、両側テレセントリックなリレー光学系を実現するためには、上述の特許文献１に記載されているような多数のレンズを組み合わせた構成とする必要があるが、リレー光学系５０Ａでは、主としてレンズ部材５１と凹面鏡５２とで光学系を形成しており、少ない構成部材により両側テレセントリックなリレー光学系を構成することを実現している。
【００３７】
本発明の投写光学系は、上述のリレー光学系５０Ａを有することにより、色収差の発生を抑制し、小型化された投写光学系とすることができる。
【００３８】
また、本実施形態のリレー光学系は、上述の図２の構成を基本として、種々の構成を付加することができる。
【００３９】
例えば、図３に示すリレー光学系５０Ｂのように、第２のレンズ要素５１ｂに対向する位置に、第２のレンズ要素５１ｂを透過した光を反射させる反射ミラー（第２反射ミラー）５３を配置し、射出光の方向を変えて第２の像面Ｓ２の位置を変えることとしても良い。このような構成の場合には、配置自由度が高いリレー光学系とすることが出来る。具体的には、ダイクロイックプリズム４０の一面４０ａに面する位置に液晶ライトバルブを配置しやすくなる。
【００４０】
また、図４に示すリレー光学系５０Ｃのように、第２のレンズ要素５１ｂに対向する位置に、ダイクロイックプリズム４０と同じ屈折率の形成材料を用いて同じ形状に形成されたダミープリズム（第２光学部材）５４を配置することとしても良い。このような構成とすることで、第１の像面Ｓ１から第１のレンズ要素５１ａまでの光学的距離と、第２のレンズ要素５１ｂの光射出面から第２の像面Ｓ２までの光学的距離とが同一になり、ダイクロイックプリズム４０で発生する収差をダミープリズム５４で相殺することとなるため、歪曲収差や色収差の発生を抑制することができる。
【００４１】
さらに、図５に示すリレー光学系５０Ｄのように、第２のレンズ要素５１ｂに対向する位置に反射膜５５ａを有する三角プリズム５５を配置することとしても良い。三角プリズム５５は、ダイクロイックプリズム４０と同じ屈折率の形成材料を用い、ダイクロイックプリズム４０内を透過する光の幾何学的な光路長と同じ幾何学的な光路長を有する構成であることとするとなお良い。このような構成とすることで、リレー光学系５０Ｃと同様に、歪曲収差や色収差の発生を抑制することができ、またリレー光学系５０Ｂと同様に、配置自由度が高いリレー光学系とすることができる。
【００４２】
そして、図６に示すリレー光学系５０Ｅのように、レンズ部材５１と凹面鏡５２との間に、反射ミラー（第１反射ミラー）５６を配置することとしても良い。リレー光学系５０Ｅでは、レンズ部材５１から射出された光の光路が反射ミラー５６により概ね４５°の角度で折り返される構成となっている。反射ミラー５６で反射された光が入射する凹面鏡５２は、レンズ部材５１と反射ミラー５６とを結ぶ光路に対して同じ側に配置されており、反射ミラー５６から凹面鏡５２へ導かれる光は、投写レンズ６０から射出される光と同方向かつ平行に並ぶ方向に反射される構成となっている。
【００４３】
すなわち、レンズ部材５１から射出された光を反射ミラー５６で反射することにより、レンズ部材５１と凹面鏡５２との間が長尺となることを防ぎ、また、凹面鏡５２と投写レンズ６０とを近接配置することによって、投写光学系７０の構成部材が縦横に広がって配置されることを防いでいる。
【００４４】
このような構成のリレー光学系では、リレー光学系を含めた投写光学系７０全体をさらにコンパクトに構成することができる。
【００４５】
以上のような構成の投写光学系によれば、反射部材を用いて光路を折りたたみリレー光学系を小型化することにより、コンパクトで色収差の発生を抑制した投写光学系とすることができる。
【００４６】
また、上述の投写光学系を有するプロジェクターでは、装置構成を小型化し、色収差の発生を抑えた高品質な画像表示を実現することができる。また、バックフォーカスが長くなるという課題を解決し、超短焦点や超高精細な画像表示を可能とする光学系を有するプロジェクターとすることができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、第１のレンズ要素５１ａと第２のレンズ要素５１ｂとが、同一のレンズ部材５１内に設定されていることとしているが、各レンズ要素が別体である構成を採用することも可能である。
【００４８】
第１のレンズ要素５１ａと第２のレンズ要素５１ｂとが別体である場合には、レンズ部材５１を、自身の光軸を含む面で分割したような、互いに同じ形状同じ屈折率を有するものとしても良い。または、例えばそれぞれのレンズ要素が異なる屈折率を有する形成材料を用いたものであっても、それぞれの曲率を独立に設計し異なる形状とすることで結果として同じ屈折力を生じさせるレンズ要素とすることとしても良い。
【００４９】
このように第１のレンズ要素５１ａと第２のレンズ要素５１ｂとが別体である場合、第１のレンズ要素５１ａに入射する光の主光軸と、第２のレンズ要素５１ｂから射出される光の主光軸とは、互いに平行でない配置であっても良い。
【００５０】
また、本実施形態においては、リレー光学系が有するレンズ部材５１が、凹面鏡５２に対向する面に曲面を有する片凸レンズであることとしたが、このような構成のレンズの場合、第１のレンズ要素５１ａに入射する光はテレセントリックな状態である一方で、レンズ収差によって第２のレンズ要素５１ｂから射出される光が厳密にはテレセントリックな状態とならない場合がある。そのため、第２のレンズ要素５１ｂから射出される光に厳密なテレセントリック性が要求されるならば、図７に示すリレー光学系５０Ｆのように、射出光が厳密なテレセントリック性を有するように設計されたレンズ部材５７を用いた投写光学系とすると良い。
【００５１】
この場合、図８に示すように、第１の像面Ｓ１に対し第２の像面Ｓ２は角度θ分だけ傾いた面とすることとしても良く、高性能な両側テレセントリックなリレー光学系とすることで、第２の像面Ｓ２に取り付けるレンズ（例えば投写レンズ）の調整作業を軽減することができる。
【００５２】
第２の像面Ｓ２が有する角度θの傾きは、例えば、反射ミラー５３で反射させることで角度θを相殺し、傾きが相殺された像を第３の像面に投写する投写光学系とすることとしても良い。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５４】
例えば、上述の実施形態では、投写光学系を備えるプロジェクターについて説明したが、光学部材では光路を逆に辿ることができるため、投写光学系の光路を逆にたどることにより、像を縮小する光学装置に採用することができる。
【００５５】
図９は、本発明の光学系を採用する他の光学装置であるカメラ（撮像装置）１００を示す概略図である。ここでは、図２で示したリレー光学系５０Ａを有するものとして図示している。図に示すようにカメラ１００では、不図示の撮像対象（第３の像面）レンズ１０１を介して第２の像面Ｓ２に結像した像が、リレー光学系５０を介して第１の像面Ｓ１に結像し、第１の像面Ｓ１に配置されたＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電変換素子である撮像部１０２で撮像する構成となっている。
【００５６】
このような構成のカメラ１００では、リレー光学系５０が小型化されているため装置構成を小型化することができ、また色収差がなく高画質な像を撮像することが可能となる。
【００５７】
さらに、レンズ交換方式のカメラの場合、撮像部の埃・ちり等の影響が大きくなるが、第1の像面は空中上にできるので、これらの影響を軽減することができる。また、バックフォーカスが理論上０になるので、イメージサイズさえ合えば、機種を問わずどのようなレンズでも取り付けが可能になる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…照明系（光源）、３０ａ〜３０ｃ…液晶ライトバルブ（光変調素子）、４０…ダイクロックプリズム（第１光学部材）、５０，５０Ａ〜５０Ｆ…リレー光学系、５１，５７…レンズ部材、５１ａ…第１のレンズ要素、５１ｂ…第２のレンズ要素、５２…凹面鏡（反射部材）、５３…反射ミラー（第２反射ミラー）、５４…ダミープリズム（第２光学部材）、５５…三角プリズム（第２光学部材）、５５ａ…反射膜、５６…第１反射ミラー、５８…絞り（調光部材）、６０…拡大光学系、７０…投写光学系、１００…カメラ（撮像装置）、１０２…撮像部（光電変換素子）、ＰＪ…プロジェクター（光学装置）、Ｓ１…第１の像面、Ｓ２…第２の像面、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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